TWI478595B - 熱致發聲裝置 - Google Patents

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TWI478595B TW100112566A TW100112566A TWI478595B TW I478595 B TWI478595 B TW I478595B TW 100112566 A TW100112566 A TW 100112566A TW 100112566 A TW100112566 A TW 100112566A TW I478595 B TWI478595 B TW I478595B
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Description

熱致發聲裝置
本發明涉及一種熱致發聲裝置，尤其涉及一種基於石墨烯的熱致發聲裝置。
先前熱致發聲裝置一般由訊號輸入裝置和發聲元件組成，通過訊號輸入裝置輸入訊號到該發聲元件，進而發出聲音。熱致發聲裝置為發聲裝置中的一種，其為基於熱聲效應的一種熱致發聲裝置，請參見文獻“The Thermophone”, EDWARD C. WENTE, Vol.XIX，No.4，p333-345及“On Some Thermal Effects of Electric Currents”, William Henry Preece, Proceedings of the Royal Society of London, Vol.30, p408-411(1879-1881)。其揭示一種熱致發聲裝置，該熱致發聲裝置通過向一導體中通入交流電來實現發聲。該導體具有較小的熱容（Heat capacity），較薄的厚度，且可將其內部產生的熱量迅速傳導給周圍氣體介質的特點。當交流電通過導體時，隨交流電電流強度的變化，導體迅速升降溫，而和周圍氣體介質迅速發生熱交換，促使周圍氣體介質分子運動，氣體介質密度隨之發生變化，進而發出聲波。
另外, H.D.Arnold和I.B.Crandall在文獻“The thermophone as a precision source of sound”, Phys. Rev. 10, p22-38 (1917)中揭示了一種簡單的熱致發聲裝置，其採用一鉑片作熱致發聲元件。受材料本身的限制，採用該鉑片作熱致發聲元件的熱致發聲裝置時，其所產生的發聲頻率最高僅可達4千赫茲，且發聲效率較低。
有鑒於此，提供一種發聲頻率高且發聲效果好的熱致發聲裝置實為必要。
一種熱致發聲裝置，其包括一致熱裝置以及一熱致發聲元件，該致熱裝置用於向該熱致發聲元件提供能量使該熱致發聲元件產生熱量。所述熱致發聲元件包括一石墨烯-奈米碳管複合膜結構，其包括一奈米碳管膜結構及一石墨烯膜，該奈米碳管膜結構由複數個交叉排列的奈米碳管帶組成，該奈米碳管膜結構中存在複數個微孔，其中，該複數個微孔被所述石墨烯膜覆蓋。
與先前技術相比較，本發明所提供的熱致發聲裝置具有以下優點：其一，由於所述熱致發聲裝置中的熱致發聲元件無需磁鐵等其他複雜結構，故該熱致發聲裝置的結構較為簡單，有利於降低該熱致發聲裝置的成本。其三，由於石墨烯膜的厚度較薄，熱容較低，因此，其發聲頻率較高且具有較高的發聲效率。
以下將結合附圖詳細說明本發明實施例提供的熱致發聲裝置。
請參閱圖1及圖2，本發明第一實施例提供一種熱致發聲裝置10，該熱致發聲裝置10包括一熱致發聲元件102及一致熱裝置104。
所述致熱裝置104用於向熱致發聲元件102提供能量，使熱致發聲元件102產生熱量，發出聲音。本實施例中，致熱裝置104向熱致發聲元件提供電能，使熱致發聲元件102在焦耳熱的作用下產生熱量。該致熱裝置104包括一第一電極104a及一第二電極104b。所述第一電極104a和第二電極104b分別與該熱致發聲元件102電連接。本實施例中，第一電極104a和第二電極104b分別設置於熱致發聲元件102的表面，並與該熱致發聲元件102的兩個相對的邊齊平。
該致熱裝置104中的第一電極104a和第二電極104b用於向熱致發聲元件102提供電訊號，使該熱致發聲元件102產生焦耳熱，溫度升高，從而發出聲音。所述第一電極104a與第二電極104b可為層狀（絲狀或帶狀）、棒狀、條狀、塊狀或其他形狀，其橫截面的形狀可為圓型、方型、梯形、三角形、多邊形或其他不規則形狀。該第一電極104a與第二電極104b可通過黏結劑黏結的方式固定於熱致發聲元件102的表面。而為防止熱致發聲元件102的熱量被第一電極104a與第二電極104b過多吸收而影響發聲效果，該第一電極104a及第二電極104b與熱致發聲元件102的接觸面積較小為好，因此，該第一電極104a和第二電極104b的形狀優選為絲狀或帶狀。該第一電極104a與第二電極104b材料可選擇為金屬、導電膠、導電漿料、銦錫氧化物（ITO）或奈米碳管等。
當第一電極104a和第二電極104b具有一定強度時，第一電極104a和第二電極104b可以起到支撐該熱致發聲元件102的作用。如將第一電極104a和第二電極104b的兩端分別固定在一個框架上，熱致發聲元件102設置在第一電極104a和第二電極104b上，熱致發聲元件102通過第一電極104a和第二電極104b懸空設置。
本實施例中，第一電極104a與第二電極104b係利用銀漿通過印刷方式如絲網印刷形成於熱致發聲元件102上的絲狀銀電極。
該熱致發聲裝置10進一步包括一第一電極引線（圖未示）及一第二電極引線（圖未示），該第一電極引線與第二電極引線分別與熱致發聲裝置10中的第一電極104a和第二電極104b電連接，使該第一電極104a與該第一電極引線電連接，使該第二電極104b與該第二電極引線電連接。所述熱致發聲裝置10通過該第一電極引線和第二電極引線與外部電路電連接。
所述熱致發聲元件102可以為一石墨烯-奈米碳管複合膜結構2，下面將結合附圖及具體實施例對本發明提供的石墨烯-奈米碳管複合膜結構2及其製備方法作進一步的詳細說明。
請參閱圖3，該石墨烯-奈米碳管複合膜結構2包括一個奈米碳管膜結構22，以及一個石墨烯膜38設置於所述奈米碳管膜結構22的表面。所述奈米碳管膜結構22由至少一個奈米碳管膜28組成，該奈米碳管膜28由複數個奈米碳管定向排列組成，並且所述複數個奈米碳管沿奈米碳管膜28表面延伸，延伸方向上的相鄰的奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連。該奈米碳管膜28中存在條帶狀的間隙，從而使得所述奈米碳管膜結構22具有大量的微孔24。
所述石墨烯膜38為具有一定面積的二維整體結構，所謂整體結構係指該石墨烯膜38在其所在的平面上係連續的。所述石墨烯膜38設置在所述奈米碳管膜結構22的表面，並與所述奈米碳管膜結構22結合為一個整體。所述石墨烯膜38覆蓋了所述奈米碳管膜結構22的所有微孔24。可以理解，當石墨烯膜38的面積小於所述奈米碳管膜結構22的面積時，該石墨烯膜38可以覆蓋所述奈米碳管膜結構22的部分微孔24。該石墨烯膜38為至多5層石墨烯重疊組成，其厚度為0.34奈米至10奈米，優選地，該石墨烯膜38為一層石墨烯組成。請參閱圖4，所述石墨烯膜38的石墨烯為由複數個碳原子通過sp2 鍵雜化構成的單層的二維平面六邊形密排點陣結構。實驗表明，石墨烯並非一個百分之百的光潔平整的二維薄膜，而係有大量的微觀起伏在單層石墨烯的表面上，單層石墨烯借助這種方式來維持自身的自支撐性及穩定性。該石墨烯膜38的尺寸至少要大於1厘米，上述該石墨烯膜38的尺寸均指從該石墨烯膜38邊緣一點到另一點的最大直線距離，該微孔的尺寸均指從該微孔內一點到另一點的最大直線距離。所述石墨烯膜38的尺寸為2厘米至10厘米。單層石墨烯具有較高的透光性，可以達到97.7%。由於石墨烯的厚度非常薄，單層石墨烯還具有較低的熱容，其熱容可以達到5.57×10-4 焦耳每平方厘米開爾文。由於石墨烯膜38為至多5層石墨烯組成，該石墨烯膜38也具有較低的熱容，其熱容可以小於2×10-3 焦耳每平方厘米開爾文。所述石墨烯膜38為一自支撐結構，所述自支撐為石墨烯膜38不需要大面積的載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身膜狀狀態，即將該石墨烯膜38置於（或固定於）間隔一定距離設置的兩個支撐體上時，位於兩個支撐體之間的石墨烯膜38能夠懸空保持自身膜狀狀態。所述石墨烯膜38的正投影的面積大於1平方厘米。本實施例中，所述石墨烯膜38為一層石墨烯組成，為一個4厘米乘4厘米的正方形薄膜。
所述奈米碳管膜結構22為一個平面結構，該奈米碳管膜結構22由至少一層奈米碳管膜28組成。請參見圖5，所述奈米碳管膜28由複數個基本沿同一方向擇優取向延伸且通過凡得瓦力首尾相連的奈米碳管，該奈米碳管基本沿同一方向定向排列並平行於該奈米碳管膜28表面。上述“首尾相連”指奈米碳管的軸向或者奈米碳管的長度方向係首尾相連定向排列的。由於奈米碳管在長度方向或者軸向上具有較強的導電性，而該奈米碳管膜28中的奈米碳管係首尾相連定向排列的，因此，該奈米碳管膜28沿著奈米碳管的排列方向具有較強的導電性，從而更好地利用了奈米碳管軸嚮導電性強的優點。圖5中的所述奈米碳管膜28在沿著奈米碳管排列的方向上具有很多條帶狀的間隙，由於上述間隙的存在，該奈米碳管膜28具有較好的透光性。從圖5可以看出，上述間隙可以為相鄰並列的奈米碳管之間的間隙，還可以為有一定寬度的奈米碳管束之間的間隙。由於奈米碳管膜28中的奈米碳管係首尾相連定向排列的，故所述間隙為條帶狀。上述奈米碳管膜28中條帶狀的間隙的寬度為1微米~10微米。請一併參見圖6，本實施例中，所述奈米碳管膜結構22為兩個奈米碳管膜28交叉重疊設置形成，相鄰的奈米碳管膜28的奈米碳管軸向的排列方向相互垂直。相鄰的奈米碳管膜28交叉後形成了複數個微孔24，從而該奈米碳管膜結構22具有較好的透光性。所述複數個微孔24的尺寸為1微米~10微米。
該奈米碳管膜結構22為一自支撐結構。所謂“自支撐結構”指該奈米碳管膜結構22不需要大面積的載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身膜狀狀態，即將該奈米碳管膜結構22置於（或固定於）間隔一定距離設置的兩個支撐體上時，位於兩個支撐體之間的奈米碳管膜結構22能夠懸空保持自身膜狀狀態。該奈米碳管膜結構22的厚度大於10微米，小於2毫米。所述奈米碳管膜結構22中的奈米碳管為單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管及多壁奈米碳管中的一種或多種。所述單壁奈米碳管的直徑為0.5奈米~50奈米，所述雙壁奈米碳管的直徑為1.0奈米~50奈米，所述多壁奈米碳管的直徑為1.5奈米~50奈米。該奈米碳管膜結構22為層狀或線狀結構。由於該奈米碳管膜結構22具有自支撐性，在不通過支撐體支撐時仍可保持層狀或線狀結構。該奈米碳管膜結構22中奈米碳管之間具有大量間隙，從而使該奈米碳管膜結構22具有大量微孔24。所述奈米碳管膜結構22的單位面積熱容小於2×10-4 焦耳每平方厘米開爾文。優選地，所述奈米碳管膜結構22的單位面積熱容可以小於等於1.7×10-6 焦耳每平方厘米開爾文。
請一併參閱圖7，本實施例中的石墨烯-奈米碳管複合膜結構2由一個奈米碳管膜結構22以及一個石墨烯膜38組成。所述石墨烯膜38為一個整體結構，覆蓋於所述奈米碳管膜結構22的表面。該奈米碳管膜結構22具有複數個微孔24。石墨烯膜38以一個整體結構覆蓋於所述奈米碳管膜結構22表面，該石墨烯膜38具有較好的透光性，並且所述奈米碳管膜結構22具有大量的微孔24，從而該石墨烯-奈米碳管複合膜結構2也具有較好的透光性。另外，由於石墨烯膜38與奈米碳管膜結構22均具有較低的單位面積的熱容，使得該石墨烯-奈米碳管複合膜結構2也具有較低的單位面積的熱容。
請參見圖8，本實施例中的奈米碳管膜結構22還可為由處理後的奈米碳管膜28組成。可以通過有機溶劑處理或鐳射處理的方法，使得所述奈米碳管膜28形成較寬的間隙，從而使得所述奈米碳管膜結構22具有較大尺寸的微孔24。上述較寬的微孔24的尺寸可以根據需要控制，可以為10微米，100微米，200微米，300微米，400微米，500微米，600微米，700微米，800微米，900微米，1000微米。優選地，上述較寬的微孔24的寬度在200微米~600微米範圍內。請一併參見圖9，該奈米碳管膜28可以經過鐳射處理後形成的佔空比較小的一系列平行排列的奈米碳管帶26，相鄰的奈米碳管帶26之間具有較寬的間隙。該處理後的奈米碳管膜28中的奈米碳管帶26中的奈米碳管仍然係首尾相連定向排列的，然處理後的奈米碳管膜28中的間隙的寬度較大，可以為10至1000微米，優選地為100微米~500微米。上述奈米碳管帶26的寬度在200奈米~10微米範圍內。圖9中的奈米碳管膜結構22由兩層處理後的奈米碳管膜28交叉重疊而成，上述兩層奈米碳管膜28的奈米碳管排列方向之間成一個角度，該角度可以為任意角度，本實施例中為90度。請一併參見圖10，還可以採用有機溶劑（如酒精）處理的方法，使得所述奈米碳管膜28形成較寬的間隙。具體處理方法，將在下面的製備方法中介紹。由於奈米碳管膜結構22由酒精或者鐳射處理後的奈米碳管膜28組成，該處理後的奈米碳管膜28具有寬度較大的間隙，從而可以使得奈米碳管膜結構22的微孔24的尺寸較大，鋪設於該奈米碳管膜結構22表面的石墨烯膜38可以與空氣有更大的接觸面積，從而相對於未處理後的奈米碳管膜28組成的奈米碳管膜結構22具有更低的單位面積的熱容。上述微孔24的尺寸可為10微米，100微米，200微米，300微米，400微米，500微米，600微米，700微米，800微米，900微米，1000微米。優選地，上述較寬的間隙的寬度在200微米~600微米範圍內。微孔24的寬度在上述範圍內，從而使得所述奈米碳管膜結構22可以更好的承載所述石墨烯膜38，使得石墨烯膜38具有完整的結構。
上述通過鐳射或者有機溶劑處理後的奈米碳管膜結構22具有較大尺寸的微孔24，其微孔24的尺寸可以控制在10~1000微米範圍內。另外，處理後的奈米碳管膜結構22中的奈米碳管帶26的寬度在100奈米~10微米範圍內。從而使得所述奈米碳管膜結構22中的奈米碳管帶26或者奈米碳管所佔的面積與該奈米碳管膜結構22中的微孔24的面積的比值較小。本說明書中所述奈米碳管膜結構22的佔空比來描述上述比值，所述“所述奈米碳管膜結構22的佔空比指的係奈米碳管膜結構22中奈米碳管所佔的面積與所述微孔24所佔的面積的比值。經鐳射或者有機溶劑處理後的奈米碳管膜結構22的佔空比在1:1000~1:10的範圍內，優選地，可以在1：100~1：10範圍內。由於奈米碳管膜結構22的佔空比在上述範圍內，該奈米碳管膜結構22作為支撐體，承載所述石墨烯膜38時，該石墨烯膜38絕大部分的面積都覆蓋在奈米碳管膜結構22的微孔24上面，可以直接與空氣接觸，從而可以具有更大的接觸面積。在作發聲元件時，具有更好的發聲效果。
所述石墨烯-奈米碳管複合膜結構2中的奈米碳管膜結構22可以為至少一個奈米碳管線組成。請參見圖11，所述石墨烯-奈米碳管複合膜結構2中的奈米碳管膜結構22為複數個平行排列的奈米碳管線284相互交叉編織形成的網狀薄膜結構。上述奈米碳管膜結構22中的奈米碳管線284可以分成兩組：第一組的奈米碳管線284相互平行且間隔設置，第二組的奈米碳管線284也相互平行且間隔設置。第二組的奈米碳管線284與第一組的奈米碳管線284成一定角度相互交叉並編織形成具有複數個微孔44的奈米碳管膜結構22。上述奈米碳管線284之間的間隙可以根據實際需要設置，可以在10微米~1000微米範圍內，優選地，平行的奈米碳管線284之間的間隙為100微米~500微米範圍。所述微孔44的尺寸為10微米～1000微米，優選地為100微米~500微米。所述奈米碳管線284可以為扭轉的奈米碳管線或者非扭轉的奈米碳管線。請參見圖12，所述非扭轉的奈米碳管線由複數個奈米碳管組成，該複數個奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連並且定向排列。具體地，該非扭轉的奈米碳管線中的奈米碳管的排列方式與第一實施例中的奈米碳管膜28中的奈米碳管排列方式完全相同。該非扭轉的奈米碳管線的寬度為100奈米～10微米。
圖13為扭轉的奈米碳管線的掃描電鏡照片，所述扭轉的奈米碳管線為採用一機械力將所述非扭轉的奈米碳管線沿相反方向扭轉獲得。該扭轉的奈米碳管線包括複數個繞奈米碳管線軸向螺旋排列的奈米碳管。優選地，該扭轉的奈米碳管線包括複數個奈米碳管片段，該複數個奈米碳管片段之間通過凡得瓦力首尾相連，每一奈米碳管片段包括複數個相互平行並通過凡得瓦力緊密結合的奈米碳管。該奈米碳管片段具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。該扭轉的奈米碳管線長度不限，直徑為0.5奈米~100微米。
所述奈米碳管線及其製備方法請參見范守善等人於民國91年11月05日申請的，於民國97年11月21日公告的第I303239號台灣公告專利 “一種奈米碳管繩及其製造方法”，專利權人：鴻海精密工業股份有限公司，以及於民國98年7月21日公告的第I312337號台灣公告專利“奈米碳管絲及其製作方法”，專利權人：鴻海精密工業股份有限公司。為節省篇幅，僅引用於此，但上述申請所有技術揭露也應視為本發明申請所揭露的一部分。
上述由奈米碳管線284構成的奈米碳管膜結構22，也同樣可以獲得奈米碳管膜結構22的佔空比在1:1000:1~1:10範圍內。也可以獲得圖8中的處理後的奈米碳管膜結構22相同的有益效果。另外，由於奈米碳管線284係通過平行排列，交叉重疊形成的，該奈米碳管膜結構22中的微孔44的形狀，尺寸比較容易控制，可以為相同尺寸的矩形。該由奈米碳管線284組成的奈米碳管膜結構22的微孔分佈比較均勻，從而使得鋪設於該由奈米碳管線284組成的奈米碳管膜結構22上的石墨烯膜38與空氣接觸比較均勻，也提升了發聲效果。
本發明第一實施例中的石墨烯-奈米碳管複合膜結構均係由一個石墨烯膜以及一個奈米碳管膜結構組成。可以理解，本發明的石墨烯-奈米碳管複合膜結構也可以由複數個石墨烯膜以及複數個奈米碳管膜結構相互重疊組成。如可以由兩個石墨烯膜以及一個奈米碳管膜結構形成具有三明治結構的石墨烯-奈米碳管複合膜結構。還可以由兩個奈米碳管膜結構以及一個石墨烯膜形成具有三明治結構的石墨烯-奈米碳管複合膜結構。本領域的技術人員在本發明第一實施例記載的基礎上，進行合理的變化獲得其他結構的石墨烯-奈米碳管複合膜結構均在本發明的保護範圍之內。
所述石墨烯-奈米碳管複合膜結構2的製備方法主要包括以下幾個步驟：
步驟一，提供一奈米碳管膜結構22。
該奈米碳管膜結構22包括一層的或者多層交叉層疊奈米碳管膜28。
請參見圖14，該奈米碳管膜28為從一奈米碳管陣列286中直接拉取獲得，其製備方法具體包括以下步驟：
首先，提供一奈米碳管陣列286形成於一生長基底，該陣列為超順排的奈米碳管陣列。
該奈米碳管陣列286採用化學氣相沈積法製備，該奈米碳管陣列286為複數個彼此平行且垂直於生長基底生長的奈米碳管形成的純奈米碳管陣列286。通過上述控制生長條件，該定向排列的奈米碳管陣列286中基本不含有雜質，如無定型碳或殘留的催化劑金屬顆粒等，適於從中拉取奈米碳管膜。本發明實施例提供的奈米碳管陣列286為單壁奈米碳管陣列、雙壁奈米碳管陣列及多壁奈米碳管陣列中的一種。所述奈米碳管的直徑為0.5~50奈米，長度為50奈米~5毫米。本實施例中，奈米碳管的長度優選為100微米~900微米。
其次，採用一拉伸工具從所述奈米碳管陣列286中拉取奈米碳管獲得一奈米碳管膜28，其具體包括以下步驟：（a）從所述超順排奈米碳管陣列286中選定一個或具有一定寬度的複數個奈米碳管，本實施例優選為採用具有一定寬度的膠帶、鑷子或夾子接觸奈米碳管陣列286以選定一個或具有一定寬度的複數個奈米碳管；（b）以一定速度拉伸該選定的奈米碳管，從而形成首尾相連的複數個奈米碳管片段282，進而形成一連續的奈米碳管膜28。該拉取方向沿垂直於奈米碳管陣列286的生長方向。
在上述拉伸過程中，該複數個奈米碳管片段282在拉力作用下沿拉伸方向逐漸脫離生長基底的同時，由於凡得瓦力作用，該選定的複數個奈米碳管片段282分別與其他奈米碳管片段282首尾相連地連續地被拉出，從而形成一連續、均勻且具有一定寬度的自支撐結構的奈米碳管膜28。該自支撐結構的奈米碳管膜28中的奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連，並定向排列。所謂“自支撐結構”即該奈米碳管膜28無需通過一支撐體支撐，也能保持一膜的形狀。請參閱圖5，該奈米碳管膜28由複數個沿同一方向擇優取向延伸且通過凡得瓦力首尾相連的奈米碳管組成，該奈米碳管基本沿拉伸方向排列並平行於該奈米碳管膜28表面。該直接拉伸獲得奈米碳管膜的方法簡單快速，適宜進行工業化應用。
該奈米碳管拉膜的製備方法請參見范守善等人於民國96年2月12日申請的，於民國97年8月16日公開的第96105016號台灣公開專利申請“奈米碳管膜結構及其製備方法”，申請人：鴻海精密工業股份有限公司。為節省篇幅，僅引用於此，但上述申請所有技術揭露也應視為本發明申請技術揭露的一部分。
該奈米碳管膜28的寬度與奈米碳管陣列286的尺寸有關，該奈米碳管膜28的長度不限，可根據實際需求制得。當該奈米碳管陣列的面積為4英寸時，該奈米碳管膜的寬度為3毫米~10厘米，該奈米碳管膜的厚度為0.5奈米~100微米。
當控制該奈米碳管膜28的寬度在1微米～10微米範圍時，就可以獲得所述的奈米碳管線284，將複數個奈米碳管線284平行交叉編制也可以組成所述奈米碳管膜結構22。
可以理解，奈米碳管膜結構22由複數個奈米碳管膜28組成時，該奈米碳管膜結構22的製備方法可進一步包括：層疊且交叉鋪設複數個所述奈米碳管膜28。具體地，可以先將一奈米碳管膜28沿一個方向覆蓋至一框架上，再將另一奈米碳管膜28沿另一方向覆蓋至先前的奈米碳管膜28表面，如此反復複數次，在該框架上鋪設複數個奈米碳管膜28。該複數個奈米碳管膜28可沿各自不同的方向鋪設，也可僅沿兩個交叉的方向鋪設。可以理解，該奈米碳管膜結構22也為一自支撐結構，該奈米碳管膜結構22的邊緣通過該框架固定，中部懸空設置。
請參見圖6，由於該奈米碳管膜28具有較大的比表面積，因此該奈米碳管膜28具有較大黏性，故複數層奈米碳管膜28可以相互通過凡得瓦力緊密結合形成一穩定的奈米碳管膜結構22。該奈米碳管膜結構22中，奈米碳管膜28的層數不限，且相鄰兩層奈米碳管膜28之間具有一交叉角度α，α大於0度小於等於90度。本實施例優選為α=90°，且選定兩個奈米碳管膜28僅沿兩個相互垂直的方向相互層疊。由於奈米碳管膜28在沿奈米碳管排列的方向上具有複數個條帶狀的間隙，上述複數個交叉重疊後的奈米碳管膜28之間會形成複數個微孔24，從而獲得一具有複數個微孔24的奈米碳管膜結構22。上述微孔的尺寸為10奈米～1微米。
形成如圖6所示的奈米碳管膜結構22後，可進一步使用有機溶劑處理所述奈米碳管膜結構22，從而形成如圖8所示的具有更大尺寸的微孔24的奈米碳管膜結構22。
該有機溶劑為常溫下易揮發的有機溶劑，可選用乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷和氯仿中一種或者幾種的混合，本實施例中的有機溶劑採用乙醇。該有機溶劑應與該奈米碳管具有較好的潤濕性。使用有機溶劑處理上述奈米碳管膜結構22的步驟具體為：通過試管將有機溶劑滴落在形成在所述框架上的奈米碳管膜結構22表面從而浸潤整個奈米碳管膜結構22，或者，也可將上述奈米碳管膜結構22浸入盛有有機溶劑的容器中浸潤。請參閱圖10，所述的奈米碳管膜結構22經有機溶劑浸潤處理後，奈米碳管膜結構22中的奈米碳管膜28中的並排且相鄰的奈米碳管會聚攏，從而在該奈米碳管膜28中收縮形成複數個間隔分佈的奈米碳管帶26，該奈米碳管帶26由複數個通過凡得瓦力首尾相連定向排列的奈米碳管組成。有機溶劑處理後的奈米碳管膜28中，基本沿相同方向排列的奈米碳管帶26之間具有一間隙。由於相鄰兩層奈米碳管膜28中的奈米碳管的排列方向之間具有一交叉角度α，且α大於0度小於等於90度，從而有機溶劑處理後相鄰兩層奈米碳管膜28中的奈米碳管帶26相互交叉在所述奈米碳管膜結構中形成複數個尺寸較大的微孔24。有機溶劑處理後，奈米碳管膜28的黏性降低。該奈米碳管膜結構22的微孔24的尺寸為10微米~1000微米，優選為200微米~600微米。本實施例中，該交叉角度α=90°，故該奈米碳管膜結構22中的奈米碳管帶26基本相互垂直交叉，形成大量的矩形微孔24。優選地，當該奈米碳管膜結構100包括二層層疊的奈米碳管膜28。可以理解，該層疊的碳米管膜106數量越多，該奈米碳管膜結構22的微孔24的尺寸越小。因此，可通過調整該奈米碳管膜28的數量得到需要的微孔24尺寸。
另外，還可以採用鐳射處理的方法，燒掉奈米碳管膜28中的部分奈米碳管，從而使得該奈米碳管膜28形成複數個具有一定寬度的奈米碳管帶26，相鄰的奈米碳管帶26之間形成間隙。將上述鐳射處理後的奈米碳管膜28重疊鋪設在一起，然後再用有機溶劑處理，從而形成如圖8以及圖9所示的具有複數個大尺寸微孔24的奈米碳管膜結構22。具體地，可以先將從奈米碳管陣列286中拉取獲得的奈米碳管膜28固定在一個支撐體上，然後採用鐳射沿著奈米碳管排列的方向燒灼該奈米碳管膜28，從而在該奈米碳管膜28中形成複數個條帶狀的奈米碳管帶26，並且相鄰的奈米碳管帶26之間形成條帶狀的間隙；然後採用相同的方法，獲得另一片由複數個條帶狀的奈米碳管帶26組成的奈米碳管膜28；最後，將至少兩個鐳射處理後的奈米碳管膜28相互重疊，從而獲得具有較大尺寸的微孔24的奈米碳管膜結構22。可以理解，上述鐳射處理後的奈米碳管膜28重疊後形成的奈米碳管膜結構22還可以進一步用有機溶劑處理，從而使得所述奈米碳管帶26收縮進一步減小寬度，從而形成具有較大尺寸的微孔24的奈米碳管膜結構。
步驟二，提供一石墨烯膜38，將所述奈米碳管膜結構22與該石墨烯膜38結合，從而將石墨烯膜38覆蓋於所述奈米碳管膜結構22表面。
該石墨烯膜38為一個整體結構，所述石墨烯膜38的可以採用化學氣相沈積法的方法致備。本實施例中，所述石墨烯膜38採用化學氣相沈積法製備，該石墨烯膜38的製備方法包括以下步驟：
首先，提供一金屬薄膜基底，該金屬薄膜可以為銅箔或者鎳箔。
所述金屬薄膜基底的大小，形狀不限，可以根據反應室的大小以及形狀進行調整。而通過化學氣相沈積法做形成的石墨烯膜38的面積同金屬薄膜基底的大小有關，所述金屬薄膜基底的厚度可以在12.5微米～50微米。本實施例中，所述金屬薄膜基底為銅箔，厚度12.5~50微米的銅箔，優選25微米，面積為4厘米乘4厘米。
其次，將上述金屬薄膜基底放入反應室內，在高溫下通入碳源氣體，在金屬薄膜基底的表面沈積碳原子形成石墨烯。
所述反應室為一英寸直徑的石英管，具體地，所述在反應室內生長石墨烯的步驟包括以下步驟：先在氫氣的氣氛下退火還原，氫氣流量係2sccm，退火溫度為1000攝氏度，時間為1小時；然後向反應室內通入碳源氣體甲烷，流量係25sccm，從而在金屬薄膜基底的表面沈積碳原子，反應室的氣壓500毫托，生長時間10~60分鐘，優選的30分鐘。
可以理解，上述反應室內通入的氣體的流量跟反應室的大小有關，本領域技術人員可以根據反應室的大小調整氣體的流量。
最後，在將所述金屬薄膜基底冷卻至室溫，從而在所述金屬薄膜基底的表面形成一層石墨烯。
金屬薄膜基底在冷卻的過程中，要繼續向反應室內通入碳源氣與氫氣，知道金屬薄膜基底冷卻至室溫。本實施例中，在冷卻過程中，向反應室內通入25sccm的甲烷，2sccm的氫氣，在500毫托氣壓下，冷卻1小時，方便取出金屬薄膜基底，該金屬薄膜基底的表面生長有一層石墨烯。
該碳源氣優選為廉價氣體乙炔，也可選用其他碳氫化合物如甲烷、乙烷、乙烯等。保護氣體優選為氬氣，也可選用其他惰性氣體如氮氣等。石墨烯的沈積溫度在800攝氏度至1000攝氏度。本發明的石墨烯膜38採用化學氣相沈積法製備，因此可以具有較大的面積，該石墨烯膜38的最小尺寸可以大於2厘米。由於該石墨烯膜38具有較大的面積，因此可以和所述奈米碳管膜結構22形成具有較大面積的石墨烯-奈米碳管複合薄膜10。
在通過化學氣相沈積法在金屬基底表面生長獲得石墨烯膜38後，可以將步驟一中的奈米碳管膜結構22鋪到上述石墨烯膜38的表面，採用機械力將奈米碳管膜結構22與石墨烯膜38壓合在一起。最後，可以將上述表面支撐著石墨烯膜38以及奈米碳管膜結構22的金屬薄膜基底用溶液腐蝕掉，從而獲得由石墨烯膜38以及奈米碳管膜結構22組成的石墨烯-奈米碳管複合膜結構2。具體地，當金屬薄膜基底為鎳薄膜時，可以採用氯化鐵溶液將其腐蝕掉。
可以理解，步驟一中的採用有機溶劑處理奈米碳管膜結構22的步驟也可以在步驟二中進行。具體的，可以先將複數個奈米碳管膜28交叉重疊鋪設於金屬基底表面的石墨烯膜38上，然後再用揮發性有機溶劑浸潤該複數個奈米碳管膜28。從而該奈米碳管膜28中相鄰的奈米碳管將會收縮形成複數個奈米碳管帶26，從而相鄰的奈米碳管膜28相互交叉的奈米碳管帶26形成了複數個微孔24。
另外，還可以將步驟一中的複數個鐳射處理後的奈米碳管膜28重疊鋪設於所述金屬基底表面的石墨烯膜38上，然後再用有機溶劑的蒸汽浸潤該複數個奈米碳管膜28，從而使得該奈米碳管膜28中的奈米碳管收縮，從而形成具有大尺寸微孔24的奈米碳管膜結構22。
本領域技術人員可以理解，上述石墨烯膜及奈米碳管膜結構中的微孔均為矩形或不規則多邊形結構，上述該石墨烯膜的尺寸均指從該石墨烯膜邊緣一點到另一點的最大直線距離，該微孔的尺寸均指從該微孔內一點到另一點的最大直線距離。
所述的石墨烯-奈米碳管複合膜結構中，將該奈米碳管膜結構作為一種具有微孔的支撐骨架，通過將一個石墨烯膜覆蓋在該支撐骨架的微孔上，實現石墨烯膜的懸空設置。由於該奈米碳管膜結構具有複數個微孔，光可以從所述複數個微孔中透過。並且所述石墨烯膜為一個整體結構，由於整體結構的石墨烯膜具有較高的透光性，從而使得上述石墨烯-奈米碳管複合膜結構具有較好的透光性。由於所述奈米碳管膜結構中的奈米碳管定向有序排列，石墨烯以一個整體結構與所述奈米碳管膜結構複合。而奈米碳管沿著軸向具有導電性強的優點，整體結構的石墨烯膜相對於分散的石墨烯膜具有更好地導電性，從而使得上述石墨烯-奈米碳管複合膜結構具有較強的導電性。另外，由於石墨烯為一個整體結構與所述奈米碳管膜結構複合，從而使得上述石墨烯-奈米碳管複合膜結構具有更好的強度和韌性。另外，由於石墨烯膜本身具有較低的單位面積的熱容，採用具有微孔的奈米碳管膜結構作為支撐骨架，將具有整體結構的石墨烯膜設置於該奈米碳管膜結構表面。石墨烯膜通過微孔與空氣接觸，從而使得該石墨烯-奈米碳管複合膜結構亦具有較低的單位面積的熱容。
所述熱致發聲元件102的工作介質不限，只需滿足其電阻率大於所述熱致發聲元件102的電阻率即可。所述介質包括氣態介質或液態介質。所述氣態介質可為空氣。所述液態介質包括非電解質溶液、水及有機溶劑等中的一種或複數種。所述液態介質的電阻率大於0.01歐姆‧米，優選地，所述液態介質為純淨水。純淨水的電導率可達到1.5×107 歐姆‧米，且其單位面積熱容也較大，可以傳導出熱致發聲元件102產生的熱量，從而可對熱致發聲元件102進行散熱。本實施例中，所述介質為空氣。
本實施例的熱致發聲裝置10可通過第一電極104a及第二電極104b與外部電路電連接，而由此接入外部訊號發聲。由於熱致發聲元件102包括石墨烯膜，石墨烯膜具有較小的單位面積熱容以及較大的散熱面積，在致熱裝置104向熱致發聲元件102輸入訊號後，所述熱致發聲元件102可迅速升降溫，產生週期性的溫度變化，並和周圍介質快速進行熱交換，使周圍介質的密度週期性地發生改變，進而發出聲音。簡而言之,本發明實施例的熱致發聲元件102係藉由“電-熱-聲”的轉換來達到發聲。另外,利用石墨烯膜的高透光度，該熱致發聲裝置10呈一透明熱致發聲裝置。
本實施例提供的熱致發聲裝置10的聲壓級大於50分貝每瓦聲壓級，發聲頻率範圍為1赫茲至10萬赫茲(即1Hz-100kHz)。所述熱致發聲裝置在500赫茲-4萬赫茲頻率範圍內的失真度可小於3%。
請參閱圖15及圖16，本發明第二實施例提供一種熱致發聲裝置20。本實施例所提供的熱致發聲裝置20與第一實施例提供的熱致發聲裝置10的不同之處在於，本實施例中的該熱致發聲裝置20進一步包括一基底208。所述熱致發聲元件102設置於該基底208的表面。所述第一電極104a和第二電極104b設置於該熱致發聲元件102的表面。該基底208的形狀、尺寸及厚度均不限，該基底208的表面可為平面或曲面。該基底208的材料不限，可以為具有一定強度的硬性材料或柔性材料。優選地，該基底208的材料的電阻應大於該熱致發聲元件102的電阻，且具有較好的絕熱和耐熱性能，從而防止該熱致發聲元件102產生的熱量過多的被該基底208吸收。具體地，所述絕緣材料可以為玻璃、陶瓷、石英、金剛石、塑膠、樹脂或木質材料。
本實施例中，所述基底208包括至少一個孔208a。該孔208a的深度小於或等於所述基底208的厚度。當孔208a的深度小於基底208的厚度時，孔208a為一盲孔。當孔208a的深度等於基底208的厚度時，孔208a為一通孔。所述孔208a的橫截面的形狀不限，可以為圓形、正方形、長方形、三角形，多邊形、工字形、或者不規則圖形。當該基底208包括複數個孔208a時，該複數個孔208a可均勻分佈、以一定規律分佈或隨機分佈於該基底208。每相鄰兩個孔208a的間距不限，優選為100微米至3毫米。本實施例中，所述基底包括複數個孔208a，該孔208a為通孔，其橫截面為圓柱形，其均勻分佈於基底208。
該熱致發聲元件102設置於基底208的表面，並相對於基底208上的孔208a懸空設置。本實施例中，由於該熱致發聲元件102位於孔208a上方的部分懸空設置，該部分的熱致發聲元件102兩面均與周圍介質接觸，增加了熱致發聲元件102與周圍氣體或液體介質接觸的面積，並且，由於該熱致發聲元件102另一部分該基底208的表面直接接觸，並通過該基底208支撐，故該熱致發聲元件102不易被破壞。
請參見圖17，本發明第三實施例提供一種熱致發聲裝置30。本實施例所提供的熱致發聲裝置30與第二實施例提供的熱致發聲裝置20的區別在於，本實施例中，該熱致發聲裝置30的基底308包括至少一個槽308a，該槽308a設置於基底308的一個表面308b。槽308a的深度小於基底308的厚度。所述槽308a可以為一盲槽或一通槽。當槽308a為一盲槽時，槽308a的長度小於基底308的兩個相對的側面之間的距離。當槽308a為通槽時，槽308a的長的等於基底308的兩個相對的側面之間的距離。所述槽308a使該表面308b形成一凹凸不平的表面。該槽308a的深度小於所述基底308的厚度，該槽308a的長度不限。該槽308a在該基底308的表面308b上的形狀可為長方形、弓形、多邊形、扁圓形或其他不規則形狀。請參閱圖17，本實施例中，基底308上設置有複數個槽308a，該槽308a為盲槽，該槽308a在基底308的表面308b上的形狀為長方形。請參見圖18，該槽308a在其長度方向上的橫截面為長方形，即，該槽308a為一長方體結構。請參閱圖19，該槽308a在其長度方向上的橫截面為三角形，即，該槽308a為一三棱柱結構。當該基底308的表面308b具有複數個盲槽時，該複數個盲槽可均勻分佈、以一定規律分佈或隨機分佈於該基底308的表面308b。請參閱圖19，相鄰兩個盲槽的槽間距可接近於0，即所述基底308與該熱致發聲元件102接觸的區域為複數個線。可以理解，在其他實施例中，通過改變該槽308a的形狀，該熱致發聲元件102與該基底308接觸的區域為複數個點，即該熱致發聲元件102與該基底308之間可為點接觸、線接觸或面接觸。
本實施例的熱致發聲裝置30中，由於所述基底308包括至少一槽308a，該槽308a可以反射所述熱致發聲元件102發出的聲波，從而增強所述熱致發聲裝置30在熱致發聲元件102一側的發聲強度。當該相鄰的槽308a之間的距離接近於0時，該基底308既能支撐該熱致發聲元件102，又能使該熱致發聲元件102具有與周圍介質接觸的最大表面積。
可以理解，當該槽308a的深度達到某一值時，通過該槽308a反射的聲波會與原聲波產生疊加，從而引起相消干涉，影響熱致發聲元件102的發聲效果。為避免這一現象，優選地，該槽308a的深度小於等於10毫米。另外，當該槽308a的深度過小，通過基底308懸空設置的熱致發聲元件102與基底308距離過近，不利於該熱致發聲元件102的散熱。因此，優選地，該槽308a的深度大於等於10微米。
請參見圖20及圖21，本發明第四實施例提供一種熱致發聲裝置40。本實施例所提供的熱致發聲裝置40與第二實施例提供的熱致發聲裝置20的區別在於，本實施例中，該熱致發聲裝置40的基底408為一網狀結構。所述基底408包括複數個第一線狀結構408a及複數個第二線狀結構408b。所述的線狀結構也可以為帶狀或者條狀的結構。該複數個第一線狀結構408a與該複數個第二線狀結構408b相互交叉設置形成一網狀結構的基底408。所述複數個第一線狀結構408a可以相互平行，也可以不相互平行，所述複數個第二線狀結構408b可以相互平行，也可以不相互平行，當複數個第一線狀結構408a相互平行，且複數個第二線狀結構408b相互平行時，具體地，所述複數個第一線狀結構408a的軸向均沿第一方向L1延伸，相鄰的第一線狀結構408a之間的距離可以相等也可以不等。相鄰的兩個第一線狀結構408a之間的距離不限，優選地，其間距小於等於1厘米。本實施例中，該複數個第一線狀結構408a之間等間距間隔設置，相鄰的兩個第一線狀結構408a之間的距離為2厘米。所述複數個第二線狀結構408b彼此間隔設置且其軸向均基本沿第二方向L2延伸，相鄰的第二線狀結構408b之間的距離可以相等也可以不等。相鄰的兩個第二線狀結構408b之間的距離不限，優選地，其間距小於等於1厘米。第一方向L1與第二方向L2形成一夾角α，該夾角大於0度小於等於90度。本實施例中，第一方向L1和第二方向L2之間的夾角為90°。所述複數個第一線狀結構408a與該複數個第二線狀結構408b交叉設置的方式不限。本實施例中，第一線狀結構408a和第二線狀結構408b相互編織形成一網狀結構。在另一實施例中，所述複數個間隔設置的第二線狀結構408b接觸設置於所述複數個第一線狀結構408a的同一側。該複數個第二線狀結構408b與該複數個第一線狀結構408a的接觸部可通過黏結劑固定設置，也可以通過焊接的方式固定設置。當第一線狀結構408a的熔點較低時，也可以通過熱壓的方式將第二線狀結構408b與第一線狀結構408a固定設置。
所述基底408具有複數個網孔408c。該複數個網孔408c由相互交叉設置的所述複數個第一線狀結構408a以及複數個第二線狀結構408b圍成。所述網孔408c為四邊形。根據該複數個第一線狀結構408a和該複數個第二線狀結構408b的交叉設置的角度不同，網孔408c可以為正方形、長方形或菱形。網孔408c的大小由相鄰的兩個第一線狀結構408a之間的距離和相鄰的兩個第二線狀結構408b之間的距離決定。本實施例中，由於所述複數個第一線狀結構408a與複數個第二線狀結構408b分別等間距平行設置，且該複數個第一線狀結構408a與該複數個第二線狀結構408b相互垂直，所以網孔408c為正方形，其邊長為2厘米。
所述第一線狀結構408a的直徑不限，優選為10微米~5毫米。該第一線狀結構408a的材料由絕緣材料製成，該材料包括纖維、塑膠、樹脂或矽膠等。所述第一線狀結構408a可以為紡織材料，具體地，該第一線狀結構408a可以包括植物纖維、動物纖維、木纖維及礦物纖維中的一種或複數種，如棉線、麻線、毛線、蠶絲線、尼龍線或氨綸等。優選地，該絕緣材料應具有一定的耐熱性質和柔性，如尼龍或聚酯等。另外，該第一線狀結構408a也可為外表包有絕緣層的導電絲。該導電絲可以為金屬絲或者奈米碳管線狀結構。所述金屬包括金屬單質或者合金，該單質金屬可以為鋁、銅、鎢、鉬、金、鈦、釹、鈀或銫等，該金屬合金可以為上述單質金屬任意組合的合金。該絕緣層的材料可以為樹脂、塑膠、二氧化矽或金屬氧化物等。本實施例中，該第一線狀結構408a為表面塗覆有二氧化矽的奈米碳管線狀結構，二氧化矽構成的絕緣層將奈米碳管線狀結構包裹，從而構成該第一線狀結構408a。
所述第二線狀結構408b的結構和材料與第一線狀結構408a的結構和材料相同。在同一實施例中，第二線狀結構408b的結構和材料可以和第一線狀結構408a的結構和材料相同，也可以不相同。本實施例中，第二線狀結構408b為表面塗覆有絕緣層的奈米碳管線狀結構。
所述奈米碳管線狀結構包括至少一根奈米碳管線，該奈米碳管線包括複數個奈米碳管。該奈米碳管可以為單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管、多壁奈米碳管中的一種或幾種。所述奈米碳管線可以為由複數個奈米碳管組成的純結構。當奈米碳管線狀結構包括複數根奈米碳管線時，該複數根奈米碳管線可以相互平行設置。當奈米碳管線狀結構包括複數根奈米碳管線時，該複數根奈米碳管線可以相互螺旋纏繞。奈米碳管線狀結構中的複數根奈米碳管線也可以通過黏結劑相互固定。
所述奈米碳管線可以為非扭轉的奈米碳管線或扭轉的奈米碳管線。請參閱圖12，該非扭轉的奈米碳管線包括複數個沿奈米碳管線長度方向延伸並首尾相連的奈米碳管。優選地，該非扭轉的奈米碳管線包括複數個奈米碳管片段，該複數個奈米碳管片段之間通過凡得瓦力首尾相連，每一奈米碳管片段包括複數個相互平行並通過凡得瓦力緊密結合的奈米碳管。該奈米碳管片段具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。該非扭轉的奈米碳管線長度不限，直徑為0.5奈米~100微米。
所述扭轉的奈米碳管線為採用一機械力將所述非扭轉的奈米碳管線沿相反方向扭轉獲得。請參閱圖13，該扭轉的奈米碳管線包括複數個繞奈米碳管線軸向螺旋排列的奈米碳管。優選地，該扭轉的奈米碳管線包括複數個奈米碳管片段，該複數個奈米碳管片段之間通過凡得瓦力首尾相連，每一奈米碳管片段包括複數個相互平行並通過凡得瓦力緊密結合的奈米碳管。該奈米碳管片段具有任意的長度、厚度、均勻性及形狀。該扭轉的奈米碳管線長度不限，直徑為0.5奈米~100微米。所述奈米碳管線及其製備方法請參見范守善等人於民國91年11月05日申請的，於民國97年11月21日公告的第I303239號台灣公告專利 “一種奈米碳管繩及其製造方法”，專利權人：鴻海精密工業股份有限公司，以及於民國98年7月21日公告的第I312337號台灣公告專利“奈米碳管絲及其製作方法”，專利權人：鴻海精密工業股份有限公司。為節省篇幅，僅引用於此，但上述申請所有技術揭露也應視為本發明申請所揭露的一部分。
本實施例所提供的熱致發聲裝置40採用網狀結構的基底408具有以下優點：其一，網狀結構包括複數個網孔，在給熱致發聲元件102提供支撐的同時，可以使熱致發聲元件102與周圍介質具有較大的接觸面積。其二，網狀結構的基底408可以具有較好的柔韌性，因此，熱致發聲裝置40具有較好的柔韌性。其三，當第一線狀結構408a或/和第二線狀結構408b包括塗覆有絕緣層的奈米碳管線狀結構時，奈米碳管線狀結構可以具有較小的直徑，更進一步增加了熱致發聲元件102與周圍介質的接觸面積；奈米碳管線狀結構具有較小的密度，因此，熱致發聲裝置40的質量可以較小；奈米碳管線狀結構具有較好的柔韌性，可以複數次彎折而不被破壞，因此，該熱致發聲裝置40可以具有更長的使用壽命。
請參見圖22，本發明第五實施例提供一種熱致發聲裝置50。本實施例所提供的熱致發聲裝置50與第二實施例提供的熱致發聲裝置的區別在於，本實施例中，該熱致發聲裝置50的基底508為一奈米碳管複合結構。
該奈米碳管複合結構包括一奈米碳管層及塗覆在該奈米碳管層表面的絕緣材料層。所述奈米碳管層包括複數個均勻分佈的奈米碳管。該奈米碳管可以為單壁奈米碳管、雙壁奈米碳管、多壁奈米碳管中的一種或幾種。所述奈米碳管層中的奈米碳管之間可以通過凡得瓦力緊密結合。該奈米碳管層中的奈米碳管為無序或有序排列。這裏的無序排列指奈米碳管的排列方向無規律，這裏的有序排列指至少多數奈米碳管的排列方向具有一定規律。具體地，當奈米碳管層包括無序排列的奈米碳管時，奈米碳管可以相互纏繞或者各向同性排列；當奈米碳管層包括有序排列的奈米碳管時，奈米碳管沿一個方向或者複數個方向擇優取向排列。該奈米碳管層的厚度不限，可以為0.5奈米~1厘米，優選地，該奈米碳管層的厚度可以為100微米~1毫米。該奈米碳管層進一步包括複數個微孔，該微孔由奈米碳管之間的間隙形成。所述奈米碳管層中的微孔的孔徑可以小於等於50微米。所述奈米碳管層可包括至少一層奈米碳管拉膜、奈米碳管絮化膜或奈米碳管碾壓膜。
請一併參閱圖5，該奈米碳管拉膜包括複數個通過凡得瓦力相互連接的奈米碳管。所述複數個奈米碳管沿同一方向擇優取向延伸。所述擇優取向係指在奈米碳管拉膜中大多數奈米碳管的整體延伸方向基本朝同一方向。而且，所述大多數奈米碳管的整體延伸方向基本平行於奈米碳管拉膜的表面。進一步地，所述奈米碳管拉膜中多數奈米碳管係通過凡得瓦力首尾相連。具體地，所述奈米碳管拉膜中基本朝同一方向延伸的大多數奈米碳管中每一奈米碳管與在延伸方向上相鄰的奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連。當然，所述奈米碳管拉膜中存在少數隨機排列的奈米碳管，這些奈米碳管不會對奈米碳管拉膜中大多數奈米碳管的整體取向排列構成明顯影響。所述奈米碳管拉膜為一自支撐的膜。所述自支撐為奈米碳管拉膜不需要大面積的載體支撐，而只要相對兩邊提供支撐力即能整體上懸空而保持自身膜狀狀態，即將該奈米碳管拉膜置於（或固定於）間隔一固定距離設置的兩個支撐體上時，位於兩個支撐體之間的奈米碳管拉膜能夠懸空保持自身膜狀狀態。所述自支撐主要通過奈米碳管拉膜中存在連續的通過凡得瓦力首尾相連延伸排列的奈米碳管而實現。
該奈米碳管拉膜的製備方法請參見范守善等人於民國96年2月12日申請的，於民國97年8月16日公開的第96105016號台灣公開專利申請“奈米碳管膜結構及其製備方法”，申請人：鴻海精密工業股份有限公司。為節省篇幅，僅引用於此，但上述申請所有技術揭露也應視為本發明申請技術揭露的一部分。
當奈米碳管層包括複數層奈米碳管拉膜時，相鄰兩層奈米碳管拉膜中的奈米碳管的延伸方向之間形成的交叉角度不限。
請參見圖23，所述奈米碳管絮化膜為通過一絮化方法形成的奈米碳管膜。該奈米碳管絮化膜包括相互纏繞且均勻分佈的奈米碳管。所述奈米碳管之間通過凡得瓦力相互吸引、纏繞，形成網路狀結構。所述奈米碳管絮化膜各向同性。所述奈米碳管絮化膜的長度和寬度不限。由於在奈米碳管絮化膜中，奈米碳管相互纏繞，因此該奈米碳管絮化膜具有很好的柔韌性，且為一自支撐結構，可以彎曲折疊成任意形狀而不破裂。所述奈米碳管絮化膜的面積及厚度均不限，厚度為1微米~1毫米。所述奈米碳管絮化膜及其製備方法請參見范守善等人於民國96年5月11日申請的，於民國97年11月16日公開的第200844041號台灣公開專利申請“奈米碳管薄膜的製備方法”，申請人：鴻海精密工業股份有限公司。為節省篇幅，僅引用於此，但上述申請所有技術揭露也應視為本發明申請技術揭露的一部分。
請參見圖24，所述奈米碳管碾壓膜包括均勻分佈的奈米碳管，奈米碳管沿同一方向或不同方向擇優取向排列。奈米碳管也可以係各向同性的。所述奈米碳管碾壓膜中的奈米碳管相互部分交疊，並通過凡得瓦力相互吸引，緊密結合。所述奈米碳管碾壓膜中的奈米碳管與形成奈米碳管陣列的生長基底的表面形成一夾角β，其中，β大於等於0度且小於等於15度。依據碾壓的方式不同，該奈米碳管碾壓膜中的奈米碳管具有不同的排列形式。當沿同一方向碾壓時，奈米碳管沿一固定方向擇優取向排列。可以理解，當沿不同方向碾壓時，奈米碳管可沿複數個方向擇優取向排列。該奈米碳管碾壓膜厚度不限，優選為為1微米~1毫米。該奈米碳管碾壓膜的面積不限，由碾壓出膜的奈米碳管陣列的大小決定。當奈米碳管陣列的尺寸較大時，可以碾壓制得較大面積的奈米碳管碾壓膜。所述奈米碳管碾壓膜及其製備方法請參見范守善等人於民國96年6月29日申請的，於民國98年1月1日公開的第200900348號台灣公開專利申請“奈米碳管薄膜的製備方法”，申請人：鴻海精密工業股份有限公司。為節省篇幅，僅引用於此，但上述申請所有技術揭露也應視為本發明申請技術揭露的一部分。
所述絕緣材料層位於奈米碳管層的表面，該絕緣材料層的作用為使奈米碳管層與熱致發聲元件102相互絕緣。該絕緣材料層僅分佈於奈米碳管層的表面，或者絕緣材料層包裹奈米碳管層中的每根奈米碳管。當絕緣材料層的厚度較薄時，不會將奈米碳管層中的微孔堵塞，因此，該奈米碳管複合結構包括複數個微孔。複數個微孔使熱致發聲元件102與外界接觸面積較大。
本實施例所提供的熱致發聲裝置50採用奈米碳管複合結構作為基底508，具有以下優點：第一，奈米碳管複合結構包括奈米碳管層和塗覆在奈米碳管層表面的絕緣材料層，由於奈米碳管層可以由純的奈米碳管組成的結構，因此，奈米碳管層的密度小，質量相對較輕，因此，熱致發聲裝置50具有較小的質量，方便應用；第二，奈米碳管層中的微孔係由奈米碳管之間的間隙構成，分佈均勻，在絕緣材料層較薄的情況下，奈米碳管複合結構可以保持該均勻分佈的微孔結構，因此，熱致發聲元件102通過該基底508可以與外界空氣較均勻地接觸；第三，所述奈米碳管層具有良好的柔韌性，可以複數次彎折而不被破壞，因此，奈米碳管複合結構具有較好的柔韌性，採用奈米碳管複合結構作為基底508的熱致發聲裝置50為一柔性的發聲裝置，可以設置成任何形狀不受限制。
請參見圖25及圖26，本發明第六實施例提供一種熱致發聲裝置60，該熱致發聲裝置60與第一實施例提供的熱致發聲裝置10的區別在於，本實施例中，所述熱致發聲裝置60包括一基底608、複數個第一電極104a和複數個第二電極104b。
所述複數個第一電極104a與複數個第二電極104b交替間隔設置於基底608。所述熱致發聲元件102設置於該複數個第一電極104a與複數個第二電極104b上，使該複數個第一電極104a與複數個第二電極104b位於基底608與熱致發聲元件102之間，該熱致發聲元件102相對於基底608部分懸空。即，複數個第一電極104a、複數個第二電極104b、熱致發聲元件102以及基底608共同形成有複數個間隙601，從而使該熱致發聲元件102與周圍空氣產生較大的接觸面積。各個相鄰的第一電極104a與第二電極104b之間的距離可以相等也可以不相等。優選地，各個相鄰的第一電極104a與第二電極104b之間的距離相等。相鄰的第一電極104a與第二電極104b之間的距離不限，優選為10微米~1厘米。
所述基底608主要起承載第一電極104a與第二電極104b的作用。該基底608的形狀與大小不限，材料為絕緣材料或導電性差的材料。另外，該基底608的材料應具有較好的絕熱和耐熱性能，從而防止該熱致發聲元件102產生的熱量被該基底608吸收，而無法達到加熱周圍介質進而發聲的目的。在本實施例中，該基底608的材料可為玻璃、樹脂或陶瓷等。本實施例中，所述基底608為一正方形的玻璃板，其邊長為4.5厘米，厚度為1毫米。
該間隙601由一個第一電極104a、一個第二電極104b與基底608定義, 該間隙601的高度取決於第一電極104a與第二電極104b的高度。在本實施例中，第一電極104a與第二電極104b的高度範圍為1微米~1厘米。優選地, 第一電極104a和第二電極104b的高度為15微米。
所述第一電極104a與第二電極104b可為層狀（絲狀或帶狀）、棒狀、條狀、塊狀或其他形狀，其橫截面的形狀可為圓型、方型、梯形、三角形、多邊形或其他不規則形狀。該第一電極104a與第二電極104b可通過螺栓連接或黏結劑黏結等方式固定於基底608。而為防止熱致發聲元件102的熱量被第一電極104a與第二電極104b過多吸收而影響發聲效果，該第一電極104a及第二電極104b與熱致發聲元件102的接觸面積較小為好，因此，該第一電極104a和第二電極104b的形狀優選為絲狀或帶狀。該第一電極104a與第二電極104b材料可選擇為金屬、導電膠、導電漿料或銦錫氧化物（ITO）等。
該發聲裝置60進一步包括一第一電極引線610及一第二電極引線612，該第一電極引線610與第二電極引線612分別與熱致發聲裝置60中的第一電極104a和第二電極104b連接，使複數個第一電極104a分別與該第一電極引線610與電連接，使複數個第二電極104b分別與該第二電極引線612電連接。所述發聲裝置60通過該第一電極引線610和第二電極引線612與外部電路電連接。
本實施例中，第一電極104a與第二電極104b為用絲網印刷方法形成的絲狀銀電極。第一電極104a數量為四個，第二電極104b數量為四個，該四個第一電極104a與四個第二電極104b交替且等間距設置於基底608。每個第一電極104a與第二電極104b的長度均為3厘米，高度為15微米，相鄰的第一電極104a與第二電極104b之間的距離為5毫米。
本實施例提供的熱致發聲裝置60中，熱致發聲元件102通過複數個第一電極104a和複數個第二電極104b懸空設置，增加了熱致發聲元件102與周圍空氣的接觸面積，有利於熱致發聲元件102與周圍空氣熱交換，提高了發聲效率。
請參見圖27和圖28，本發明第七實施例提供一種熱致發聲裝置70。本實施例所提供的熱致發聲裝置70與第六實施例所提供的熱致發聲裝置60的結構的區別在於，本實施例中，相鄰的兩個第一電極104a和第二電極104b之間進一步包括至少一個間隔元件714。
所述間隔元件714與基底608可以為分離的元件，該間隔元件714通過例如螺栓連接或黏結劑黏結等方式固定於基底608。另外，該間隔元件714也可以與基底608一體成型，即間隔元件714的材料與基底608的材料相同。該間隔元件714的形狀不限，可為球形、絲狀或帶狀結構。為保持熱致發聲元件102具有良好的發聲效果，該間隔元件714在支撐熱致發聲元件102的同時應與熱致發聲元件102具有較小的接觸面積，優選為該間隔元件714與熱致發聲元件102之間為點接觸或線接觸。
在本實施例中，該間隔元件714的材料不限，可為玻璃、陶瓷或樹脂等的絕緣材料，也可為金屬、合金或銦錫氧化物等的導電材料。當間隔元件714為導電材料時，其與第一電極104a和第二電極104b電性絕緣，且，優選地，間隔元件714與第一電極104a和第二電極104b平行。該間隔元件714的高度不限，優選為10微米~1厘米。本實施例中，該間隔元件714為採用絲網印刷方法形成的絲狀銀，該間隔元件714的高度與所述第一電極104a及第二電極104b的高度相同，為20微米。間隔元件714與第一電極104a和第二電極104b平行設置。由於間隔元件714的高度與第一電極104a和第二電極104b的高度相同，因此，所述熱致發聲元件102位於同一平面。
所述熱致發聲元件102設置於間隔元件714、第一電極104a及第二電極104b。該熱致發聲元件102通過該間隔元件714與基底608間隔設置，且與該基底608形成有一空間701，該空間701係由所述第一電極104a或所述第二電極104b、所述間隔元件714、基底608以及熱致發聲元件102共同形成。進一步地，為防止熱致發聲元件102產生駐波，保持熱致發聲元件102良好的發聲效果，該熱致發聲元件102與基底608之間的距離優選為10微米~1厘米。本實施例中，由於第一電極104a、第二電極104b及間隔元件714的高度為20微米，所述熱致發聲元件102設置於第一電極104a、第二電極104b及間隔元件714，因此，該熱致發聲元件102與基底608之間的距離為20微米。
可以理解，第一電極104a和第二電極104b對熱致發聲元件102也有一定的支撐作用，但當第一電極104a和第二電極104b之間的距離較大時，對熱致發聲元件102的支撐效果不佳，在第一電極104a和第二電極104b之間設置間隔元件714，可起到較好支撐熱致發聲元件102的作用，使熱致發聲元件102與基底608間隔設置並與基底608形成有一空間701，從而保證熱致發聲元件102具有良好的發聲效果。
請參見圖29，本發明第八實施例提供一種熱致發聲裝置80。該熱致發聲裝置80包括至少一個致熱裝置和複數個熱致發聲元件。所述複數個熱致發聲元件的情況包括兩種：第一，該複數個熱致發聲元件的數量為至少兩個，熱致發聲元件之間沒有相互接觸；第二，該複數個熱致發聲元件的數量為一個，該熱致發聲元件設置於一具有曲面的基底上，使其法線方向為複數個或者該熱致發聲元件彎折後設置於不同的平面上。致熱裝置可以與熱致發聲元件一一對應，也可以一個致熱裝置對應複數個熱致發聲元件。該致熱裝置也可以為由對應所述複數個熱致發聲元件的複數個部位組成的一整體結構。本實施例中，該熱致發聲裝置80包括一第一致熱裝置804、一第二致熱裝置806、一基底208、一第一熱致發聲元件802a及一第二熱致發聲元件802b。
所述基底208包括一第一表面808a及一第二表面808b。所述基底208的形狀、尺寸及厚度均不限。所述第一表面808a和第二表面808b可為平面、曲面或凹凸不平的表面。第一表面808a和第二表面808b可以為相鄰的兩個表面，也可以為相對的兩個表面。本實施例中，所述基底208為一長方體結構，第一表面808a和第二表面808b為兩個相對的表面。所述基底208進一步包括複數個通孔208a，該通孔208a貫穿於第一表面808a和第二表面808b，從而使第一表面808a和第二表面808b成為凹凸不平的表面。
所述第一熱致發聲元件802a設置於基底208的第一表面808a上，所述第二熱致發聲元件802b設置於第二表面808b上。所述第一熱致發聲元件802a為一石墨烯膜。所述第二熱致發聲元件802b為一石墨烯膜或者一奈米碳管層。所述奈米碳管層的結構與第五實施例中所揭示的奈米碳管層的結構相同。由於奈米碳管層包括至少一層奈米碳管膜，奈米碳管層的厚度較小，具有較小的單位面積熱容，因此，奈米碳管層也可以作為熱致發聲元件。
所述第一致熱裝置804包括一第一電極104a及一第二電極104b。所述第一電極104a和第二電極104b分別與該第一熱致發聲元件802a電連接。本實施例中，第一電極104a和第二電極104b分別設置於第一熱致發聲元件802a的表面，並與該第一熱致發聲元件802a的兩個相對的邊齊平。所述第二致熱裝置806包括一第一電極104a及一第二電極104b。所述第一電極104a和第二電極104b分別與該第二熱致發聲元件802b電連接。本實施例中，第一電極104a和第二電極104b分別設置於第二熱致發聲元件802b的表面，並與該第一熱致發聲元件802a的兩個相對的邊齊平。
本實施例所提供的熱致發聲裝置80為雙面發聲裝置，通過在兩個不同的表面上設置熱致發聲元件，可以使熱致發聲元件所發出的聲音傳播範圍更大且更清晰。可以通過控制致熱裝置選擇讓任何一個熱致發聲元件發出聲音，或者同時發出聲音，使該熱致發聲裝置的使用範圍更加廣泛。進一步地，當一個熱致發聲元件出現故障時，另一個熱致發聲元件可以繼續工作，提高了該熱致發聲裝置的使用壽命。
請參見圖30，本發明第九實施例提供一種熱致發聲裝置90。本實施例所提供的熱致發聲裝置90與第八實施例提供的熱致發聲裝置80的結構的區別在於，本實施例所提供的熱致發聲裝置90為一多面發聲裝置。
本實施例中，所述基底908為一長方體結構，其包括四個不同的表面，該四個不同的表面為凹凸不平的表面。所述熱致發聲裝置90包括四個熱致發聲元件102，其中一個熱致發聲元件102為一石墨烯膜，另外三個熱致發聲元件102可以為石墨烯膜，也可以為奈米碳管層。
每個致熱裝置104分別包括一個第一電極104a和一個第二電極104b。第一電極104a和第二電極104b分別與一個熱致發聲元件102電連接。
本實施例所提供的熱致發聲裝置90可以實現向複數個方向傳播聲音。
請參見圖31，本發明第十實施例提供一種熱致發聲裝置100。該熱致發聲裝置100包括一熱致發聲元件102、一基底208及一致熱裝置1004。所述熱致發聲元件102設置於所述基底208。本實施例所提供的熱致發聲裝置100與第二實施例提供的熱致發聲裝置20的結構的區別在於，本實施例所提供的熱致發聲裝置100中，致熱裝置1004為一雷射器，或其他電磁波訊號發生裝置。從該致熱裝置1004發出的電磁波訊號1020傳遞至該熱致發聲元件102，該熱致發聲元件102發聲。
該致熱裝置1004可正對該熱致發聲元件102設置。當致熱裝置1004為一雷射器時，當該基底208為透明基板時，該雷射器可對應於該基底208遠離該熱致發聲元件102的表面設置，從而使從雷射器發出的鐳射穿過基底208傳遞至該熱致發聲元件102。另外，當該致熱裝置1004發出的係一電磁波訊號時，該電磁波訊號可透過基底208傳遞至該熱致發聲元件102，此時，該致熱裝置1004也可以對應於該基底208遠離該熱致發聲元件102的表面設置。
本實施例的熱致發聲裝置100中，當熱致發聲元件102受到如鐳射等電磁波的照射時，該熱致發聲元件102因吸收電磁波的能量而受激發，並通過非輻射使吸收的光能全部或部分轉變為熱。該熱致發聲元件102溫度根據電磁波訊號1020頻率及強度的變化而變化，並和周圍的空氣或其他氣體或液體介質進行迅速的熱交換，從而使其周圍介質的溫度也產生等頻率的變化，造成周圍介質迅速的膨脹和收縮，從而發出聲音。
由於該熱致發聲裝置的工作原理為將一定形式的能量以極快的速度轉換為熱量，並和周圍氣體或液體介質進行快速的熱交換，從而使該介質膨脹及收縮，從而發出聲音。可以理解，所述能量形式不局限於電能或光能，該致熱裝置也不局限於上述實施例中的電極或電磁波訊號發生器，任何可以使該熱致發聲元件發熱，並按照音頻變化加熱周圍介質的裝置均可看作一致熱裝置，並在本發明保護範圍內。
本發明中的石墨烯膜具有較好的韌性和機械強度，所以石墨烯膜可方便地製成各種形狀和尺寸的熱致發聲裝置。本發明的熱致發聲裝置不僅單獨可以作為揚聲器使用，也可方便地應用於各種需要發聲裝置的電子裝置中。該熱致發聲裝置可以內置於電子裝置殼體中或者殼體外表面，作為電子裝置的發聲單元。該熱致發聲裝置可以取代電子裝置的傳統的發聲單元，也可以與傳統發聲單元組合使用。該熱致發聲裝置可以與電子裝置的其他電子元件公用電源或公用處理器等。也可以通過有線或無線的方式與電子裝置連接，有線的方式比如通過訊號傳輸線與電子裝置的USB介面結合，無線的方式比如通過藍牙方式與電子裝置連接。該熱致發聲裝置也可以安裝或集成在電子裝置的顯示幕上，作為電子裝置的發聲單元。該電子裝置可以為音響、手機、MP3、MP4、遊戲機、數碼相機、數碼攝像機、電視或電腦等。例如，當電子裝置為手機時，由於本實施例提供的熱致發聲裝置為一透明的結構，該熱致發聲裝置可以通過機械固定方式或者黏結劑貼合在手機顯示幕的表面。當電子裝置為MP3時，該熱致發聲裝置可以內置於MP3中，與MP3內部的電路板電連接，當MP3通電時，該熱致發聲裝置可以發出聲音。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
2．．．石墨烯-奈米碳管複合膜結構
10；20；30；40；50；60；70；80；90；100．．．熱致發聲裝置
22．．．奈米碳管膜結構
24，44．．．微孔
26．．．奈米碳管帶
28．．．奈米碳管膜
38．．．石墨烯膜
102．．．熱致發聲元件
104；1004．．．致熱裝置
104a．．．第一電極
104b．．．第二電極
208；308；408；508；608；908．．．基底
282．．．奈米碳管片段
286．．．奈米碳管陣列
284．．．奈米碳管線
208a．．．孔
308a．．．槽
308b．．．表面
408a．．．第一線狀結構
408b．．．第二線狀結構
408c．．．網孔
601．．．間隙
610．．．第一電極引線
612．．．第二電極引線
714．．．間隔元件
802a．．．第一熱致發聲元件
802b．．．第二熱致發聲元件
804．．．第一致熱裝置
806．．．第二致熱裝置
808a．．．第一表面
808b．．．第二表面
1020．．．電磁波訊號
圖1為本發明第一實施例提供的熱致發聲裝置的俯視圖。
圖2為沿圖1中II-II線剖開的剖面圖。
圖3為本發明第一實施例的熱致發聲裝置中的熱致發聲元件包含的石墨烯-奈米碳管複合膜結構的結構示意圖。
圖4為本發明第一實施例的熱致發聲裝置中的熱致發聲元件包含的石墨烯-奈米碳管複合膜結構的石墨烯膜中的石墨烯的結構示意圖。
圖5為本發明第一實施例的熱致發聲裝置中的熱致發聲元件包含的石墨烯-奈米碳管複合膜結構的奈米碳管膜結構中的奈米碳管膜的掃描電鏡照片。
圖6為本發明第一實施例的熱致發聲裝置中的熱致發聲元件包含的石墨烯-奈米碳管複合膜結構中的由複數層交叉的奈米碳管膜形成的奈米碳管膜結構的掃描電鏡照片。
圖7為本發明第一實施例的熱致發聲裝置中的熱致發聲元件包含的石墨烯-奈米碳管複合膜結構的掃描電鏡照片。
圖8為本發明第一實施例的熱致發聲裝置中的熱致發聲元件包含的石墨烯-奈米碳管複合膜結構中的由經過處理後的奈米碳管膜組成的奈米碳管膜結構的結構示意圖。
圖9為本發明第一實施例的熱致發聲裝置中的熱致發聲元件包含的石墨烯-奈米碳管複合膜結構中的由經過鐳射處理後的奈米碳管膜組成的奈米碳管膜結構的掃描電鏡照片。
圖10為本發明第一實施例的熱致發聲裝置中的熱致發聲元件包含的石墨烯-奈米碳管複合膜結構中的由經過酒精處理後的奈米碳管膜組成的奈米碳管膜結構的掃描電鏡照片。
圖11為本發明第一實施例的熱致發聲裝置中的熱致發聲元件包含的石墨烯-奈米碳管複合膜結構的由複數個奈米碳管線組成的奈米碳管膜結構的結構示意圖。
圖12為本發明第一實施例的熱致發聲裝置中的熱致發聲元件包含的石墨烯-奈米碳管複合膜結構中的奈米碳管膜結構中的非扭轉的奈米碳管線的掃描電鏡照片。
圖13為本發明第一實施例的熱致發聲裝置中的熱致發聲元件包含的石墨烯-奈米碳管複合膜結構中的奈米碳管膜結構中的扭轉的奈米碳管線的掃描電鏡照片。
圖14為本發明第一實施例的熱致發聲裝置中的熱致發聲元件包含的石墨烯-奈米碳管複合膜結構中的奈米碳管膜結構中的奈米碳管膜的製備方法的示意圖。
圖15為本發明第二實施例提供的熱致發聲裝置的俯視圖。
圖16為沿圖15中XVI-XVI線剖開的剖面圖。
圖17為本發明第三實施例提供的熱致發聲裝置的俯視圖。
圖18為第三實施例中一種情況下沿圖17中XVIII-XVIII線剖開的剖面圖。
圖19為第三實施例中另一種情況下沿圖17中XIX-XIX線剖開的剖面圖。
圖20為本發明第四實施例提供的熱致發聲裝置的俯視圖。
圖21為沿圖20中XXI-XXI線剖開的剖面圖。
圖22為本發明第五實施例提供的採用表面塗有絕緣層的奈米碳管層作為基底的熱致發聲裝置的側視剖面圖。
圖23為圖22中的奈米碳管層所包括的奈米碳管絮化膜的掃描電鏡照片。
圖24為圖22中的奈米碳管層所包括的奈米碳管碾壓膜的掃描電鏡照片。
圖25為本發明第六實施例提供的熱致發聲裝置的俯視圖。
圖26為沿圖25中XXVI-XXVI線剖開的剖面圖。
圖27為本發明第七實施例提供的熱致發聲裝置的俯視圖。
圖28為沿圖27中XXVIII-XXVIII線剖開的剖面圖。
圖29為本發明第八實施例提供的熱致發聲裝置的側視剖面圖。
圖30為本發明第九實施例提供的熱致發聲裝置的側視剖面圖。
圖31為本發明第十實施例提供的熱致發聲裝置的側視圖。
10．．．熱致發聲裝置
102．．．熱致發聲元件
104a．．．第一電極
104b．．．第二電極
104．．．致熱裝置

Claims (24)

  1. 一種熱致發聲裝置，其包括一致熱裝置以及一熱致發聲元件，該致熱裝置用於向該熱致發聲元件提供能量使該熱致發聲元件產生熱量，其改良在於，所述熱致發聲元件包括一石墨烯-奈米碳管複合膜結構，該石墨烯-奈米碳管複合膜結構包括一奈米碳管膜結構及一石墨烯膜，該奈米碳管膜結構中存在複數個微孔，該複數個微孔被所述石墨烯膜覆蓋，所述奈米碳管膜結構的佔空比範圍為1:1000~1:10。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的熱致發聲裝置，其中，所述奈米碳管膜結構中微孔的尺寸為10微米~1000微米。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的熱致發聲裝置，其中，所述奈米碳管膜結構中微孔的尺寸為100微米~500微米。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的熱致發聲裝置，其中，所述石墨烯膜為一整體結構，該石墨烯膜的尺寸大於1厘米。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的熱致發聲裝置，其中，所述熱致發聲裝置進一步包括一基底，所述熱致發聲元件設置於該基底的表面，所述基底包括至少一個通孔或盲孔，所述熱致發聲元件相對於該至少一個通孔或盲孔懸空設置。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的熱致發聲裝置，其中，所述熱致發聲裝置進一步包括一基底，所述熱致發聲元件設置於該基底的表面，所述基底包括至少一個盲槽或通槽設置於該表面，該熱致發聲裝置相對於該盲槽或通槽懸空設置。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的熱致發聲裝置，其中，所述熱致發聲裝置進一步包括一基底，所述熱致發聲元件設置於該基底的表面，所述基底為一網狀結構，該基底包括複數個網孔，所述熱致發聲元件相對於該複數個網孔懸空設置。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的熱致發聲裝置，其中，所述基底包括複數個第一線狀結構及複數個第二線狀結構，該複數個第一線狀結構和複數個第二線狀結構相互交叉設置形成該網狀結構。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的熱致發聲裝置，其中，所述致熱裝置包括至少一第一電極與至少一第二電極分別與該熱致發聲元件電連接。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的熱致發聲裝置，其中，所述致熱裝置包括複數個第一電極和複數個第二電極，第一電極和第二電極相互交替間隔設置並分別與該熱致發聲元件電連接。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的熱致發聲裝置，其中，所述熱致發聲元件進一步包括一基底，所述複數個第一電極和複數個第二電極設置於該基底的表面，所述熱致發聲元件設置於該複數個第一電極和複數個第二電極上，該複數個第一電極和複數個第二電極設置於熱致發聲元件和基底之間，該熱致發聲元件通過該複數個第一電極和複數個第二電極懸空設置。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的熱致發聲裝置，其中，所述相鄰的第一電極和第二電極之間進一步包括至少一個間隔元件，該至少一個間隔元件位於熱致發聲元件和基底之間。
  13. 一種熱致發聲裝置，其包括一致熱裝置以及一熱致發聲元件，該致熱裝置用於向該熱致發聲元件提供能量使該熱致發聲元件產生熱量，其改良在於，所述熱致發聲元件包括一石墨烯-奈米碳管複合膜結構，該石墨烯-奈米碳管複合膜結構包括一奈米碳管膜結構及一石墨烯膜，該奈米碳管膜結構由複數個交叉排列的奈米碳管帶組成，該奈米碳管膜結構中存在複數個微孔，其中，該複數個微孔至少部分被所述石墨烯膜覆蓋。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的熱致發聲裝置，其中，所述所述交叉的奈米碳管帶之間形成微孔，微孔的尺寸為10微米～1000微米。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的熱致發聲裝置，其中，所述石墨烯膜為一整體結構，該石墨烯膜的尺寸大於1厘米。
  16. 如申請專利範圍第13項所述的熱致發聲裝置，其中，所述奈米碳管帶的寬度為200奈米~10微米。
  17. 如申請專利範圍第13項所述的熱致發聲裝置，其中，所述奈米碳管膜結構的每個微孔均被所述石墨烯膜覆蓋。
  18. 如申請專利範圍第13項所述的熱致發聲裝置，其中，所述奈米碳管帶包括複數個奈米碳管通過凡得瓦力首尾相連並且沿所述奈米碳管帶的長度方向擇優取向延伸組成。
  19. 如申請專利範圍第13項所述的熱致發聲裝置，其中，所述石墨烯膜正投影的面積大於1平方厘米。
  20. 一種熱致發聲裝置，其包括一致熱裝置以及一熱致發聲元件，該致熱裝置用於向該熱致發聲元件提供能量使該熱致發聲元件產生熱量，其改良在於，所述熱致發聲元件包括一石墨烯-奈米碳管複合膜結構，該石墨烯-奈米碳管複合膜結構包括一奈米碳管膜結構及一石墨烯膜，該奈米碳管膜結構為至少一個奈米碳管線組成的網狀結構，該奈米碳管膜結構中存在複數個微孔，該複數個微孔被所述石墨烯膜覆蓋。
  21. 如申請專利範圍第20項所述的熱致發聲裝置，其中，所述奈米碳管線的寬度為100奈米~10微米。
  22. 如申請專利範圍第20項所述的熱致發聲裝置，其中，所述微孔的尺寸為100微米~500微米。
  23. 如申請專利範圍第20項所述的熱致發聲裝置，其中，所述奈米碳管膜結構的佔空比在1:1000~1:10範圍。
  24. 如申請專利範圍第20項所述的熱致發聲裝置，其中，所述奈米碳管線均係由凡得瓦力首尾相連且基本沿奈米碳管線軸向擇優取向延伸的奈米碳管組成。
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